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装饰器模式

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编程范式 设计模式
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背景概述 #

上班族大多都有睡懒觉的习惯，每天早上上班时间都很紧张，于是很多人为了多睡一会，就会用方便的方式解决早餐问题。有些人早餐可能会吃煎饼，煎饼中可以加鸡蛋，也可以加香肠，但是不管怎么“加码”，都还是一个煎饼。在现实生活中，常常需要对现有产品增加新的功能或美化其外观，如房子装修、相片加相框等，都是装饰器模式。

在软件开发过程中，有时想用一些现存的组件。这些组件可能只是完成了一些核心功能。但在不改变其结构的情况下，可以动态地扩展其功能。所有这些都可以釆用装饰器模式来实现。

定义与特点 #

装饰器（Decorator）模式的定义：指在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式，它属于对象结构型模式。

装饰器模式的主要优点有：

  • 装饰器是继承的有力补充，比继承灵活，在不改变原有对象的情况下，动态的给一个对象扩展功能，即插即用
  • 通过使用不用装饰类及这些装饰类的排列组合，可以实现不同效果
  • 装饰器模式完全遵守开闭原则

其主要缺点是：装饰器模式会增加许多子类，过度使用会增加程序得复杂性。

结构与实现 #

通常情况下，扩展一个类的功能会使用继承方式来实现。但继承具有静态特征，耦合度高，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。如果使用组合关系来创建一个包装对象（即装饰对象）来包裹真实对象，并在保持真实对象的类结构不变的前提下，为其提供额外的功能，这就是装饰器模式的目标。下面来分析其基本结构和实现方法。

装饰器模式主要包含以下角色。

  1. 抽象构件（Component）角色：定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
  2. 具体构件（ConcreteComponent）角色：实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。
  3. 抽象装饰（Decorator）角色：继承抽象构件，并包含具体构件的实例，可以通过其子类扩展具体构件的功能。
  4. 具体装饰（ConcreteDecorator）角色：实现抽象装饰的相关方法，并给具体构件对象添加附加的责任。

public class DecoratorPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Component p = new ConcreteComponent();
        p.operation();
        System.out.println("---------------------------------");
        Component d = new ConcreteDecorator(p);
        d.operation();
    }
}

//抽象构件角色
interface Component {
    public void operation();
}

//具体构件角色
class ConcreteComponent implements Component {
    public ConcreteComponent() {
        System.out.println("创建具体构件角色");
    }

    public void operation() {
        System.out.println("调用具体构件角色的方法operation()");
    }
}

//抽象装饰角色
class Decorator implements Component {
    private Component component;

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    public void operation() {
        component.operation();
    }
}

//具体装饰角色
class ConcreteDecorator extends Decorator {
    public ConcreteDecorator(Component component) {
        super(component);
    }

    public void operation() {
        super.operation();
        addedFunction();
    }

    public void addedFunction() {
        System.out.println("为具体构件角色增加额外的功能addedFunction()");
    }
}

应用场景 #

  • 当需要给一个现有类添加附加职责，而又不能采用生成子类的方法进行扩充时。例如，该类被隐藏或者该类是终极类或者采用继承方式会产生大量的子类。
  • 当需要通过对现有的一组基本功能进行排列组合而产生非常多的功能时，采用继承关系很难实现，而采用装饰器模式却很好实现。
  • 当对象的功能要求可以动态地添加，也可以再动态地撤销时。

装饰器模式在 Java语言中的最著名的应用莫过于 Java I/O 标准库的设计了。例如，InputStream 的子类 FilterInputStream，OutputStream 的子类 ``FilterOutputStream,Reader的子类BufferedReader以及 FilterReader，还有 Writer 的子类 BufferedWriter、FilterWriter 以及 PrintWriter `等，它们都是抽象装饰类。

下面代码是为 FileReader 增加缓冲区而采用的装饰类 BufferedReader 的例子：

BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader("filename.txt"));
String s = in.readLine();

扩展 #

装饰器模式所包含的 4 个角色不是任何时候都要存在的，在有些应用环境下模式是可以简化的，如以下两种情况。

实例 #

new BufferedInputStream(new FileInputStream(inputStream));

一种动态地往一个类中添加新的行为的设计模式。就功能而言，装饰器模式相比生成子类更为灵活，这样可以给某个对象而不是整个类添加一些功能。

  • ConcreteComponent（具体对象）和Decorator（抽象装饰器）实现相同的Conponent（接口）并且Decorator（抽象装饰器）里面持有Conponent（接口）对象，可以传递请求。
  • ConcreteComponent（具体装饰器）覆盖Decorator（抽象装饰器）的方法并用super进行调用，传递请求。

image-20210227115040999.png

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